ابداع روش جدید برای ساخت نانو مواد خود سامان یافته

گروهی از دانشمندان موسسه تحقیقاتی اسکریپس روش جدیدی را ابداع کرده اند که در طی آن مواد خود سامان یافته جدید با کاربردهای متنوع ساخته میشود. این مطالعه روش ساختی را عرضه کرده است که ازخاصیت قالب گیری طبیعت برای ساخت در اندازه های نانو در آزمایشگاه الگو گرفته است.

این افراد از ویروس باکتریایی یا فاژ برای شروع استفاده کردند. فاژ مورد استفاده با نام M13 شناخته میشود. با توجه به اینکه مطالعات زیادی تاکنون بر روی فاژها صورت گرفته است آنها تصمیم گرفتند از پروتئین های ساختاری آن به عنوان قالبی جهت ساخت در ابعاد نانو بهره گیرند. جهت این منظور، آنها بصورت شیمیایی برجستگی های ملکولی پروتئینها را دستکاری کرده تا بتوانند مواد لازم برای ساخت انشعابات پلی اکریل آمید را جذب و به آنها متصل شوند.

این محصول جدید حاصل از اتصال فاژ – پلیمر که مانند DNA شکل پیچ خورده می یابد هماند شانه ای میشود که پلیمر همچون دندانه های آن است. این دندانه ها به نوبه خود بگونه ای با هم قفل می شوند که تشکیل ماده ای جامد با خاصیت ارتجاعی و رزین مانند می دهند. بعد از تشکیل این ماده ، محققان متعجب شدند موقعی که دریافتند که شکستن این نمونه ها تقریباً غیر ممکن است. با وارد کردن فشار و یا کشیدن آن همیشه به حالت قبلی برگشت می کند چرا که پروتئین های پایدار فاژ با تورفتگی ها و اتصالات خود باعث بوجود آمدن این نیرو می شوند.

بررسی های بیشتر خواص مهمتری را نیز آشکار ساخت. شانه های مذکور بطور کامل و یکدست رشد نمی کنند و برخی نسبت به بقیه دندانه های بیشتری دارا می باشند ولی این شانه ها بایستی داری فواصل مشخص باشند تا با یکدیگر اتصالات شیمیایی برقرار سازند و همین باعث ایجاد منافذ یکدست بین دندانه های شانه میشود این منافذ قطری بیشتر از ۴ نانومتر و طولی بیشتر از یک میکرومتر دارا می باشند. این یکنواختی کاملاً در تضاد با آزمایشاتی است که نشان داده اند که مخلوط کردن ساده فاژها با پلیمرها بدون در نظر گیری قالب گیری باعث ایجاد توده ای ضخیم و بی نظم در سطوح ملکولی می شود.
جالب این که بعد از تولید ماده، محققان دریافتند که دانشمندی انگلیسی محاسبات فرضی در خصوص استوانه های انعطاف پذیر (مانند فاژها) انجام داده است که نشان می دهد تشکیل آنها با مصرف حداقل انرژی صورت می گیرد.

اگر چه این مطالعه صرفاً جهت تائید امکان استفاده از فاژ ها بعنوان قالب انجام گردید با این حال محققان در صددند تا از برخی از کاربردهای آن استفاده کنند. این فاژ ها را می توان با قیمت ارزان و بطور گسترده ای تولید کرد و پلیمرها نیز براحتی در دسترس بوده و براحتی با ترکیب کردن آنها می توان محصول نهایی را تولید کرد.

نتایج این مطالعه در شماره اخیر مجله PNAS منتشر شده است.